数理統計の問題
確率変数 は、確率密度関数
をもつ分布に従うとする。ここで は を満たす未知の母数である。 を 1 回だけ観測し、帰無仮説 を対立仮説 に対して検定する。棄却域を とする(観測値が より大きければ を棄却する)。
この検定の有意水準(第 1 種の誤りの確率)と、 のときの検出力を、この順に求めよ。
この問題で使うもの
- 検定の有意水準と検出力(説明と入口の問題)
- 連続型確率変数と確率密度関数(説明と入口の問題)
- 定積分の計算(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(74 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
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- 重積分と累次積分
- 偏微分と全微分
- 多変数の連鎖律
- 重積分の変数変換とヤコビアン
- 広義積分
- ガウス積分
- 正規分布の密度と積率
- 検定の有意水準と検出力
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「検定の有意水準と検出力」を使う。有意水準は のもとで棄却域に入る確率、検出力は のもとで棄却域に入る確率である。
ヒント 2
のとき密度は 、 のとき密度は になる。それぞれを棄却域 で積分する。
ヒント 3
有意水準は 。第 2 種の誤りの確率は で、検出力は 1 からこれを引いたもの。
答えと解説
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解説を読む
方針 第 1 種の誤りの確率は「 が正しいのに棄却する確率」、検出力は「 が正しいときに正しく棄却する確率」 である。どちらも棄却域 の確率を、それぞれの仮説の密度で積分して求める。
1. 有意水準(第 1 種の誤りの確率)
のとき、密度は である。よって
2. 第 2 種の誤りの確率
のとき、密度は である。第 2 種の誤りは「 が正しいのに を棄却しない」こと、すなわち となることなので
3. 検出力
(直接 と計算しても同じである。)
したがって、有意水準と検出力は順に である。
別解
()のもとで は 上の一様分布である。有意水準は 。
のとき なので、検出力は 。
検算:一般に 。 のとき 、 のとき で、いずれも上の結果と一致する。
よって有意水準は 、検出力は である。